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Le mécanisme neuf découvert de l'enzyme joint le métabolisme circadien d'horloge et de graisse

L'enzyme Nocturnin, qui régit des travaux quotidiens tels que le gros usage de métabolisme et d'énergie, fonctionne d'une voie entièrement différente qu'a précédemment pensé, rapporté une équipe de recherche à l'Université de Princeton. Le mécanisme neuf découvert indique la tige moléculaire entre les variations quotidiennes des enzymes et son rôle de énergie-réglementation dans le fuselage, selon cette semaine publiée d'étude dans des transmissions de nature.

La réalisation que Nocturnin fonctionne de cette manière guidera notre penser au sommeil, à la tension oxydante et au métabolisme, et éventuellement peut servir d'opération vers trouver de meilleures demandes de règlement pour des maladies métaboliques. »

Alexei Korennykh, un professeur agrégé de biologie moléculaire chez Princeton, qui a abouti le travail

Nocturnin fait partie de l'horloge circadienne qui modifie le métabolisme et le comportement des organismes vivants pour apparier les besoins du fuselage à différentes heures du jour. Par exemple, les niveaux de Nocturnin flottent tout au long de la journée, faisant une pointe spectaculaire quand le fuselage se réveille d'abord. Nocturnin est également un régulateur critique de métabolisme ; comparé aux souris régulières, souris manquant de l'enzyme effectuez moins d'insuline, êtes protégé contre l'affection hépatique de stéatose hépatique et êtes moins susceptible du gain de poids.

Le fonctionnement précis de Nocturnin à l'intérieur des cellules est demeuré peu clair, cependant. Depuis de nombreuses années, l'enzyme a été pensée pour tourner en marche et en arrêt le métabolisme cellulaire en dégradant certains messages cellulaires faits d'acide ribonucléique, ou les ARNm. L'année dernière, cependant, trois groupes de chercheurs -- un groupe de l'Université du Michigan, un groupe de l'université de l'équipe de Minnesota, et de Korennykh -- découvert que Nocturnin est incapable de dégrader RNAs.

Pour découvrir comment Nocturnin peut exercer de tels grands effets sur le métabolisme du fuselage, Korennykh s'est associé à Joshua de Princeton Rabinowitz, un professeur de chimie et de l'institut de Lewis-Sigler pour la génomique intégratrice, et Paul Schedl, un professeur de biologie moléculaire. L'étude a été aboutie par l'associé post-doctoral Michael Estrella de recherches et l'étudiant de troisième cycle Jin du dans le laboratoire d'Alexei, et l'associé post-doctoral de recherches Li Chen dans le laboratoire de Rabinowitz.

Suivre des méthodes frayées par Rabinowitz pour examiner des tissus pour la présence des métabolites, les chercheurs ont découvert que Nocturnin joue bien un plus rôle direct dans le métabolisme que précédemment apprécié. Plutôt que des ARNm dégradants, l'enzyme règle les métabolites spécifiques qui aident la production d'énergie et protègent des cellules contre les dégâts. L'étude a déterminé que Nocturnin est situé dans les structures de la production d'énergie des cellules, les mitochondries, proposant que ce soit où l'enzyme remplit son fonctionnement.

L'équipe a constaté que Nocturnin retire un groupe de phosphate de deux molécules importantes dans le métabolisme, le NADP+ appelé et le NADPH. Ces molécules permettent à la cellule de moduler les niveaux des espèces réactives de l'oxygène, qui fonctionnent pendant que les agents nuisibles endommageant et comme molécules de signalisation réglant le métabolisme et le stockage des graisses. Les chercheurs concluent que Nocturnin est la première enzyme connue pour exécuter cette réaction sur NADP+ et NADPH à l'intérieur des mitochondries.

Retirer des groupes de phosphate de NADP+ et de NADPH produit deux différents mais molécules également importantes, NAD+ et nadh, qui sont essentiels pour le fonctionnement des enzymes métaboliques -- les machines moléculaires qui produisent l'énergie en décomposant les biomolécules riches en énergie tels que le glucose.

La régulation positive de Nocturnin quand un animal se réveille d'abord pourrait pour cette raison donner un coup de pied la production d'énergie du fuselage dans les trains élevés en fournissant plus de NAD+ et de nadh. « Elle tente de proposer qu'un fonctionnement physiologique de Nocturnin pourrait être de maximiser NAD+ procurable et nadh pour le rétablissement d'énergie dans une recherche de nourriture, utilisant le sucre de sang élevé que les animaux ont au moment du réveil, » Korennykh a dit.

Korennykh et collègues ont également déchiffré la structure cristalline de l'être humain Nocturnin liée au NADPH, montrant au niveau atomique comment la réaction assistée par Nocturnin se produit. Ajustements de NADPH parfaitement dans le site actif de Nocturnin de sorte que l'enzyme puisse facilement retirer le groupe du phosphate de la molécule.

En conclusion, les chercheurs ont déterminé que la version de mouche à fruit de Nocturnin, connue sous le nom d'enroulée, ne peut pas également fendre l'ARN. Au lieu de cela, utilisations enroulées le même mécanisme que l'être humain Nocturnin et les objectifs NADP+ et NADPH. Le gène enroulé a été décrit la première fois sur il y a 100 ans par chasse Morgan, le généticien pilote à Thomas qui a gagné un prix Nobel pour expliquer que des gènes sont transportés sur des chromosomes. Bien que Curled ait été étudié par des chercheurs de mouche à fruit depuis, son mécanisme biologique était un mystère jusqu'ici.

« Notre travail montre cela même dans l'âge de la génomique et le médicament personnalisé, biologie fondamentale reste toujours à comprendre, » Korennykh a dit. « Dans l'exemple de Nocturnin et Curled, une voie réglant certaines des molécules les plus importantes dans le métabolisme a été cachée dans la vue ordinaire pendant les 100 dernières années. »

Source :

Université de Princeton

Référence de tourillon :

Korennykh, A. et autres (2019) les métabolites NADP+ et NADPH sont les objectifs de la protéine circadienne Nocturnin (enroulé). Transmissions de nature. doi.org/10.1038/s41467-019-10125-z.